Puslaidininkinis procesas: cheminis nusodinimas iš garų (CVD)

Puslaidininkių ir FPD skydelių ekranuose plonų plėvelių paruošimas yra svarbus procesas. Yra daugybė būdų, kaip paruošti plonus plėveles (TF, ploną plėvelę), šie du metodai yra įprasti:

● CVD (cheminis nusodinimas iš garų)

● PVD (fizinis nusodinimas iš garų)

Tarp jų buferinis sluoksnis / aktyvusis sluoksnis / izoliacinis sluoksnis yra nusodinamas mašinos kameroje naudojant PECVD.

● Naudokite specialias dujas: SIH4/NH3/N2O Sin ir Si/SiO2 plėvelių nusėdimui.

● Kai kurios CVD mašinos turi naudoti H2 hidrinimui, kad padidintų nešiklio mobilumą.

● NF3 yra valymo dujos. Palyginimui: F2 yra labai toksiškas, o SF6 šiltnamio efektas yra didesnis nei NF3.

Puslaidininkinio įrenginio procese yra daugiau plonų plėvelių tipų, be įprastų SiO2/Si/SiN, dar yra W, Ti/TiN, HfO2, SiC ir kt.

Dėl šios priežasties taip pat yra daugybė pažangių medžiagų, naudojamų puslaidininkių pramonėje, pirmtakų rūšių, kad būtų galima sukurti įvairių rūšių plonas plėveles.

Mes tai paaiškiname taip:

1. CVD tipai ir kai kurios pirmtakų dujos

2. Pagrindinis CVD ir filmų kokybės mechanizmas

1. CVD tipai ir kai kurios pirmtakų dujos

CVD yra labai bendra koncepcija ir ją galima suskirstyti į daugelį tipų. Dažni yra šie:

● PECVD: Plazmos patobulintas CVD

● LPCVD: žemo slėgio CVD

● ALD: atominio sluoksnio nusėdimas

● MOCVD: Metalo-organinis CVD

CVD proceso metu prieš chemines reakcijas reikia nutraukti pirmtako chemines jungtis.

Cheminių ryšių sulaužymo energija gaunama iš šilumos, todėl kameros temperatūra bus palyginti aukšta, o tai nėra draugiška kai kuriems procesams, tokiems kaip skydelio substrato stiklas arba lanksto ekrano PI medžiaga. Todėl, įvedant kitą energiją (formuojančią plazmą ir kt.), Siekiant sumažinti proceso temperatūrą, kad atitiktų kai kuriuos procesus, kuriems reikalinga temperatūra, šiluminis biudžetas taip pat bus sumažintas.

Todėl PECVD nusodinimas a-Si: H / SiN / poli-Si yra plačiai naudojamas FPD ekranų pramonėje. Įprasti CVD pirmtakai ir plėvelės:

Polikristalinis silicis/vienkristalinis silicis SiO2 SiN/SiON W/Ti WSi2 HfO2/SiC

Pagrindinio CVD mechanizmo veiksmai:

1. Reakcijos pirmtako dujos patenka į kamerą

2. Dujų reakcijos metu susidarantys tarpiniai produktai

3. Dujų tarpiniai produktai difunduoja į pagrindo paviršių

4. Adsorbuojamas ant pagrindo paviršiaus ir išsklaidomas

5. Cheminė reakcija įvyksta substrato paviršiuje, branduolių/salų formavimas/plėvelės formavimas

6. Šalutiniai produktai desorbuojami, vakuuminiu siurbliu išsiurbiami ir išleidžiami, kai jie patenka į skruberį apdoroti

Kaip minėta anksčiau, visas procesas apima kelis etapus, tokius kaip difuzija / adsorbcija / reakcija. Bendras plėvelės susidarymo greitis priklauso nuo daugelio veiksnių, tokių kaip temperatūra / slėgis / reakcijos dujų tipas / substrato tipas. Difuzija turi difuzijos numatymo modelį, adsorbcija turi adsorbcijos teoriją, o cheminė reakcija turi reakcijos kinetikos teoriją.

Viso proceso metu lėčiausias žingsnis lemia visą reakcijos greitį. Tai labai panašu į kritinio projekto valdymo metodą. Ilgiausias veiklos srautas lemia trumpiausią projekto trukmę. Trukmė gali būti sutrumpinta skiriant išteklius, kad sutrumpėtų šio kelio laikas. Panašiai CVD gali rasti pagrindinę kliūtį, ribojančią plėvelės susidarymo greitį, suprasdama visą procesą, ir pakoreguoti parametrų nustatymus, kad būtų pasiektas idealus plėvelės susidarymo greitis.

2. CVD plėvelės kokybės įvertinimas

Kai kurie filmai yra plokšti, kiti - skylių užpildymas, o kai kurie - griovelių užpildymas, su labai skirtingomis funkcijomis. Komercinės CVD mašinos turi atitikti pagrindinius reikalavimus:

● Mašinų apdorojimo talpa, nusėdimo greitis

● Nuoseklumas

● Dujų fazės reakcijose negali susidaryti dalelių. Labai svarbu, kad dujinėje fazėje nesusidarytų dalelių.

Kai kurie kiti vertinimo reikalavimai yra tokie:

● Geras žingsnių padengimas

● Galimybė užpildyti didelio formato santykio spragas (atitikimas)

● Gero storio vienodumas

● Didelis grynumas ir tankis

● Aukštas konstrukcijos tobulumo laipsnis ir mažas plėvelės įtempis

● Geros elektrinės savybės

● Puikus sukibimas su substrato medžiaga